（嵌入式八股）第2章 C++(四)

2.31 继承是什么？

C++ 提供了三种主要的继承类型：公有继承（public inheritance）、保护继承（protected inheritance）和私有继承（private inheritance）。这些继承类型决定了基类成员在派生类中的访问权限。

公有继承（Public Inheritance）

• 定义：派生类继承基类的公有成员，派生类的对象可以访问这些公有成员。
• 访问权限：基类的公有成员在派生类中仍然是公有的。
• 使用场景：当派生类希望继承基类的公共接口时，使用公有继承。

Base 类：包含一个公有成员 x，可以被派生类和外部代码访问。

Derived 类：通过 public 继承自 Base 类，继承了 x 成员，并可以在 display 函数中访问它。

main 函数：创建了一个 Derived 类型的对象 obj，通过 obj.x 访问基类的公有成员 x，然后调用 display 输出值。

保护继承（Protected Inheritance）

• 定义：派生类继承基类的公有和保护成员，但这些成员在派生类外部不可访问。
• 访问权限：基类的公有和保护成员在派生类中变为保护成员，外部无法访问。只有派生类及其子类可以访问这些成员。
• 使用场景：当派生类不希望暴露基类的公有接口给外部，但仍然需要在内部使用这些接口时，使用保护继承。

尝试通过 obj.x = 10 修改 x，这会导致编译错误，因为 x 在 Derived 类中变成了保护成员，无法在外部访问。

私有继承（Private Inheritance）

• 定义：派生类继承基类的公有和保护成员，但这些成员在派生类外部无法访问。派生类中的成员在外部是私有的。
• 访问权限：基类的公有和保护成员在派生类中变为私有成员，外部无法访问。
• 使用场景：当派生类不希望暴露基类的任何接口，且只在派生类内部使用基类的功能时，使用私有继承。

尝试通过 obj.x 访问基类的公有成员 x，但会出现编译错误，因为 x 在 Derived 类中变成了私有成员。

总结

• 公有继承：派生类继承基类的公有成员，外部可以访问这些公有成员。
• 保护继承：派生类继承基类的公有和保护成员，但这些成员在外部不可访问，仅能在派生类及其子类中访问。
• 私有继承：派生类继承基类的公有和保护成员，但这些成员变成私有的，外部无法访问。

2.32 简述面向对象的三大特性

面向对象的三大特性：封装、继承和多态

封装（Encapsulation）

封装是将数据和操作封装在一个单元（类）中的机制。通过封装，我们可以把类的成员变量和成员函数作为一个整体进行管理和操作。封装有助于隐藏数据的具体实现细节，只暴露必要的接口，从而提高安全性和可维护性。

封装的主要特点：

• 数据隐藏：通过访问修饰符（如 public、private 和 protected）控制对类成员的访问。
• 访问权限控制：在类的外部通过对象只能访问 public 属性的成员，而 private 和 protected 成员不可直接访问。
• 实现类的内部细节隐藏：用户只能通过公共接口（成员函数）来访问和修改数据，避免直接操作类的内部数据。

继承（Inheritance）

继承是一种通过创建派生类来扩展和重用已有类的机制。基类（父类）提供公共接口，派生类（子类）可以继承这些接口并且可以扩展或修改其行为。

继承的特点：

• 基类和派生类的关系：派生类继承了基类的属性和方法，派生类可以使用基类的成员并扩展自己的成员。
• 代码复用：派生类可以重用基类的功能，同时可以添加新的功能或修改基类的行为。
• 继承类型：C++支持三种继承方式：公有继承（public inheritance）、保护继承（protected inheritance）和私有继承（private inheritance）。

构造函数和析构函数的继承：

• 构造函数：基类的构造函数不能被继承，但可以通过派生类构造函数调用基类构造函数。
• 析构函数：基类的析构函数必须是虚函数，这样当通过基类指针删除派生类对象时，派生类的析构函数也能被正确调用。

多态（Polymorphism）

多态是指同一个接口可以由不同的对象以不同的方式进行实现和响应的能力。多态性通过虚函数和继承机制实现。通过基类的指针或引用调用虚函数时，实际调用的函数是由对象的实际类型决定的。

多态的主要特点：

• 运行时多态：通过虚函数实现多态。使用基类指针或引用来调用派生类的重写函数，编译器在运行时根据对象的类型选择调用哪个函数。
• 编译时多态：通过函数重载和运算符重载实现多态。

2.33 被隐藏的基类函数如何调用？

如果派生类重写或定义了一个与基类同名的成员函数，这会导致函数隐藏（function hiding），即派生类的函数会隐藏掉基类中同名的函数。即使基类函数仍然存在，派生类对象也只能调用派生类版本的函数。

然而，如果需要访问被隐藏的基类函数，可以通过以下方法：

通过显式指定基类来调用：使用作用域解析符（::）显式调用基类的函数。

Derived 类中的 display() 函数隐藏了 Base 类中的同名函数。

使用 Base::display() 显式调用了基类的 display() 函数。

2.34 拷贝构造函数作用及用途？

拷贝构造函数（Copy Constructor） 是一个特殊的构造函数，用于通过已有对象来创建新对象。拷贝构造函数的作用是初始化新对象，使其成为已有对象的副本。它会被调用在以下几种情况：

1. 通过同类型的对象初始化新对象。
2. 通过值传递将对象作为函数参数。
3. 通过值返回将对象作为返回值。

拷贝构造函数的定义

ClassName 是类的名称，other 是要被复制的对象。

拷贝构造函数的作用

1. 对象复制：当创建新对象并通过已有对象来初始化它时，调用拷贝构造函数。
2. 避免浅拷贝：默认的拷贝构造函数会执行浅拷贝（成员逐个复制），对于涉及指针成员的类，浅拷贝可能会导致多个对象共享同一内存，从而发生资源泄漏或悬挂指针问题。为了解决这个问题，通常需要手动实现深拷贝。

拷贝构造函数的用途

• 通过对象初始化新对象：当你想通过已有对象来创建一个新对象时，使用拷贝构造函数。

在这个例子中，box2 是通过 box1 来初始化的，调用了拷贝构造函数。

2.35 深拷贝和浅拷贝的区别

深拷贝（Deep Copy）和浅拷贝（Shallow Copy）是对象复制的两种方式，它们的区别在于如何处理对象中包含的指针和动态分配的内存。

浅拷贝（Shallow Copy）

• 定义：浅拷贝是指在复制对象时，仅仅复制对象的成员值。对于成员变量中包含的指针，浅拷贝并不会复制指针指向的内存区域，而是复制指针本身。也就是说，多个对象会共享同一块内存。